经颅直流电刺激对脑卒中患者上肢运动功能康复的效果

王伟，宋为群，张艳明，胡洁，严莉，张大华

1.首都医科大学宣武医院康复医学科，北京市 100053；2.首都医科大学，北京市 100069

近年来，脑卒中发病率日趋增长，并呈年轻化趋势，是成年人致残的主要原因；其中约65%的患者遗留上肢功能障碍，而手功能障碍的康复尤其困难，对患者的日常生活造成严重影响，尽快恢复患者上肢功能至关重要[1]。发病前几个月上肢功能恢复相对较快[2]。非侵入性脑刺激技术与外周康复训练相结合，可通过中枢刺激调节大脑皮质兴奋性，结合外周干预增加感觉信息反馈，进而促进突触可塑性和运动功能的习得，很大程度改善脑卒中患者康复疗效[3]。经颅直流电刺激(transcranial direct current stimulation,tDCS)作为一种非侵入性脑刺激技术，通过1～2 mA 恒定且微弱的直流电调节大脑皮质神经元的兴奋性，是神经康复领域有效的治疗方法[4]。上肢康复机器人一方面可提供大量重复性的运动训练，另一方面可提供客观的训练数据和评估数据[5]。本研究采用“中枢-外周”的康复模式，探讨在上肢康复机器人训练的基础上增加tDCS 治疗联合疗法对脑卒中后上肢功能的康复效果。

1 资料与方法

1.1 一般资料

2017 年12 月至2019 年12 月，选取在首都医科大学宣武医院康复医学科住院的脑卒中患者50例，均符合中华医学会神经病学分会脑血管病学组制定的《中国急性缺血性脑卒中防治指南2010》[6]和《中国脑出血防治指南(2014)》[7]的脑卒中诊断标准，并经头颅CT或MRI确诊。

纳入标准：①初发脑卒中；②年龄25～80 岁；③病程1～6个月；④病情稳定，意识清醒，无认知障碍；⑤能配合完成所有训练和评估；⑥治疗前均未接受过tDCS和上肢康复机器人训练；⑦签署知情同意书。

排除标准：①双侧大脑病变；②脑外伤史及颅部肿瘤；③严重抑郁症；④颅内金属置物；⑤严重的内科疾病(心脏起搏器、肝肾功能不全、传染性疾病等)；⑥听力、视力障碍；⑦患者或其家属不配合。

入组患者按照随机数字法分为两组，共纳入50例。两组性别、年龄、病程等无显著性差异(P＞0.05)。见表1。

表1 两组一般资料比较

本研究经首都医科大学宣武医院医学伦理委员会审核批准(No.临研审【2020】046号)。

1.2 方法

两组均接受常规康复治疗和上肢康复机器人训练，试验组在对照组治疗基础上增加tDCS。

1.2.1常规康复治疗

临床物理治疗30 min/次和临床作业治疗30 min/次。①卧位下，采取正确抗痉挛体位，进行肩胛带、肩、肘、前臂、腕、指关节的运动训练，着重训练手指的抓握和精细运动。②坐位下，Bobath 握手在桌面上推动滚筒进行肩肘关节运动训练；通过调整木钉盘的高度、肢体摆放、不同动作，综合训练患者肩、肘、前臂、腕，手指抓握；在治疗师的保护下进行双手抛接球训练、传递物体训练等。③站立位下，患侧上肢在健侧上肢辅助下进行推墙训练，患侧上肢行手指阶梯训练，穿衣、洗漱等日常生活动作训练。④其他：患者出现肩关节半脱位或在站立位训练时，可佩戴肩带、手夹板；中频电治疗，根据病情，制定适合的处方，1 h/次，2次/d，5 d/周。连续训练2周。

1.2.2上肢康复机器人训练

采用ReConn 上肢康复系统(北京蝶禾谊安信息技术有限公司)，包括被动运动、助动-单点触发运动、助动-多点触发运动、助动-连续触发运动、主动运动、抗阻运动、扰动运动模式7 种模式。患者一般从较简单的单关节训练开始，包括肩关节、肘关节训练轨迹；随后进行二维训练，包括多个关节相互协调训练；较难的三维训练和升降训练多需要治疗师辅助；最后增加游戏训练，如取物、射击、左右上下弹球训练等。训练循序渐进、由简到难，随着患者功能改善及时调整运动模式，每次20 min，每天1 次，每周5 d，连续训练2周。

1.2.3tDCS

采用IS200 型智能电刺激仪(四川智能电子实业有限公司)，在上肢康复机器人训练前行tDCS 治疗。5×7 cm 等渗盐水明胶海绵电极，阳极置于病灶侧C3/C4头皮，即初级运动区(primary motor area,M1)，阴极置于对侧眶上区；电流密度0.057 A/m2，电流强度2 mA，2 次/d，20 min/次，每周5 d，连续治疗2周。

1.3 评定标准

由同一治疗师在治疗前后采用ReConn 上肢康复机器人评价体系、简式Fugl-Meyer 运动功能评分-上肢部分(simplified Fugl-Meyer Assessment-Upper Extremities,FMA-UE)、Carroll 手功能评定(Upper Extremity Function Test,UEFT)、改良Barthel 指数(modified Barthel Index,MBI)进行评估。

1.3.1ReConn上肢康复机器人评定

根据患者的训练轨迹，评估肩、肘运动，7 种模式对应不同的评定项目，主要包括运动平滑性(主动模式、抗阻模式、扰动模式)、主动参与能力(连续触发、主动模式、抗阻模式、扰动模式)、活动范围(被动模式、主动模式、抗阻模式、扰动模式)、主动参与能力(所有模式)、反应能力(单点触发、阶段触发)、主动参与力量(所有模式)，主要选取主动参与能力和主动参与力量两个指标。主动参与能力为患者主动参与距离与训练点之间距离的比值乘以100%；主动参与力量为每次训练过程中患者主动用力的比值。为方便比较，我们将7 种模式按难易记为10～70 分，将主动参与能力和主动参与力量百分比＜25%记为2 分，25%～75%记为4 分，＞75%记为6 分，以可完成最难模式下两项评分相加为最终评分。

1.3.2FMA-UE

主要评定内容包括有无反射活动、屈肌共同运动、伸肌共同运动、伴有共同运动的活动、分离运动、反射亢进、腕稳定性、肘伸直肩前屈30°、手协调性与速度，每项0～2 分，总分66 分，评分越高，说明上肢功能越好[8]。

1.3.3UEFT

该评定将与日常生活活动相关的上肢动作分为6类，共33 项，1～4 类主要评定手的抓握和对指捏功能，5～6 类主要评定上肢的整体功能和协调性。每项0～3分，评分越高，说明上肢功能越好[9]。

1.3.4MBI

评定患者日常生活活动能力。包括10项内容，总分100 分，评分越高，独立性越强，日常生活能力越强[10]。

1.4 统计学分析

采用SPSS 23.0 统计软件进行数据分析，计量资料符合正态分布，以()表示，采用t检验；计数资料采用频数表示，采用χ²检验。显著性水平α=0.05。

2 结果

治疗前，两组ReConn、FMA-UE、UEFT 和MBI评分均无显著性差异(P＞0.05)；治疗后，两组各项评分均显著提高(P＜0.001)，试验组各项评分均高于对照组(P＜0.05)。见表2～表5。

表2 两组治疗前后ReConn评分比较

表3 两组治疗前后FMA-UE评分比较

表4 两组治疗前后UEFT评分比较

表5 两组治疗前后MBI评分比较

3 讨论

近年来，不同形式的非侵入性脑刺激技术已广泛应用于脑卒中后运动康复[11]。tDCS是促进神经可塑性的潜在有效方式之一，可能的作用机制是改变皮质兴奋性，其中阳极刺激增加皮质兴奋性、阴极刺激抑制皮质兴奋性[12]；tDCS 促使钠-钾泵的运转和局部跨膜离子浓度变化，参与突触可塑性调节，形成突触重塑和功能连接[13]；tDCS 还可引起Ca2+在突触前、后神经细胞胞体和末梢积聚，突触后神经细胞内Ca2+浓度显著增高，启动胞内第二信使反应，募集更多受体进入突触后膜并增加其敏感性，从而引起长时程增强现象[14]。脑卒中后上肢功能障碍康复中应用tDCS 主要基于两半球间不平衡理论[15]。脑卒中患者患手运动时，对侧M1、对侧运动前皮质、同侧小脑、双侧辅助运动区和顶叶皮质任务相关神经激活增强；运动障碍的恢复通常与静息状态连接平衡恢复有关，特别是在同侧M1 和对侧区域之间[16]。同侧M1 和对侧M1 之间的功能连通性降低，与运动损伤严重程度相关[17]。功能磁共振成像证明[18]，tDCS 可以提高M1 兴奋性，且可强化运动表现，如反应时间、运动准确性和速度。Dumel 等[19]研究表明，健康老年人行M1 区阳极电刺激5 d，同时进行运动训练，可改善手部运动功能，疗效在训练结束后持续3个月。Mahmoudi等[20]研究发现，无论是双侧tDCS、单侧阳极或单侧阴极tDCS，均可提高脑卒中患者JebSen 手功能测试成绩。专家共识指出[21]，阳极tDCS 治疗脑卒中后运动功能障碍的证据等级为中级。我们认为，阳极tDCS 对脑卒中后上肢功能恢复有一定疗效，但还需联合其他外周训练，进一步改善脑卒中患者上肢运动功能。

上肢康复机器人利用重复性运动刺激，帮助患者进行上肢功能训练；游戏训练设计能激发患者主动参与训练；同时，目标导向轨迹训练的实时反馈，能根据患者的恢复情况，随时调整训练模式，让患者更直观感受到上肢功能的恢复[22]。机器人辅助康复的效果已经研究证实[23]。此外，机器人系统中的传感器可定量评估患者在治疗期间的表现[24]。

本研究显示，常规机器人训练有助于脑卒中患者上肢功能改善，而tDCS 联合康复机器人训练效果更佳。在常规上肢机器人训练前应用阳极tDCS 兴奋患侧M1区，增加患侧皮质兴奋性，预先激活病变脑区；上肢康复机器人对患侧肩肘关节进行大量重复刺激训练。Kim等[25]发现，阳极tDCS对脑卒中后亚急性期患者的手功能疗效显著。本研究显示，试验组UEFT 中涉及抓握、捏、侧捏的评分改善明显，说明tDCS 可以弥补机器人欠缺的手功能训练，进一步改善运动表现。tDCS 刺激患侧M1 区不仅能改善患者上肢功能，对下肢功能也有一定程度改善[26]。基于“中枢-外周”的训练模式相对于传统康复训练和机器人训练，能够进一步改善脑卒中患者的运动功能，进而提高患者的日常生活活动能力。

本研究不足之处在于UEFT 中涉及的上肢协调性的评分改善不明显，可能由于治疗时间较短，今后将进行更长周期的治疗和随访。本研究样本量较小，没有针对不同部位和病程进行更细化的研究，今后将开展大样本多中心研究，探讨tDCS 在脑卒中治疗中的刺激方式、靶点和参数等。

利益冲突声明：所有作者声明不存在利益冲突。